DE2058399C3

DE2058399C3 - Mit einer Welle eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes umlaufendes Zylinder-Kolben-Aggregat

Info

Publication number: DE2058399C3
Application number: DE2058399A
Authority: DE
Inventors: Otto Dr.-Ing. 6380 Bad Homburg Dittrich
Original assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Current assignee: PIV Antrieb Werner Reimers GmbH and Co KG
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2115436A1; ZA717668B; GB1369074A; DE2058399A1; FR2115436B1; CH542378A; JPS5039781B1; IT944793B; AT313662B; DE2058399B2; SE370445B; CA953749A

Description

Die Erfindung betrifft ein mit einer Welle eines stufenlos einstellbaren Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes umlaufendes Zylinder-Kolben-Aggregat für ein unter wechselndem Druck stehendes Medium zur wenigstens teilweisen Erzeugung der Anpreßkraft zwischen Kegelscheiben und Zugmittel, wobei der Zylinder zweiteilig ist und aus einem Zylinderboden und einem damit verbundenen Zylindermantel besteht, wobei ferner entweder der Kolben oder der Zylinderboden fest mit der Welle verbunden ist, während das jeweils andere Teil relativ dazu in Umfangs- und/oder Axialrichtung bewegbar ist, und wobei zwischen KoI-bi-n und Zylindermantel eine Dichtung angeordnet ist.

Derartige Anordnungen sind beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 1 210 648 oder die deutsche Patentschrift I 264 196 bekannt, wobei im letztgenannten Falle Zylindermantel und Zylinderboden aus baulichen Gründen zweiteilig ausgebildet und suut miteinander verbunden «ad. Oie Anojdnuagea dienen entweder zur rein hydraulischen Erzeugung der Anpreßkräfte oder sie unterstützen die durch Kurveamuffen mechanisch erzeugten Anpreßkrafte, wobei die Kurvenmuffen in der Regel innerhalb des Zylinders angeordnet sind und durch in geeigneter Weise gestaltete Kurvenbahnen der axial beweglichen Kegelscheibe sowie eines wellenfesten oder auf der Welle axial verschieb-

to baren Ringes und dazwischen eingesetzte Wälzkörper gebildet werden, wobei der Kurvenring meist gleichzeitig der Kolben dies Zylinder-Kolben-Aggregates ist

Bedingt durch Anpreßkraft und Kettenzug entsteht ein im Raum feststehendes Verformungsbild der Welle einer jeden GetriebcseHe, entsprechend dem die Scheibensattteiie umlaufen. Das hat zur Folge, daß sich der zwischen Kolben und Zylindermantel bestehende, durch einen Dichtring verschlossene Spalt umlaufend verengt und erweitert, d. h. die Dichtung im Rhythmus

ao der Umdrehung des Scheibensatz.es radial gestaucht und wieder entspannt wird. Diese umlaufende Walkbewegung, die man auch als »Regenwurmeffekt« bezeichnet, bewirkt, daß die Dichtung sich erwäimt und verschleißt, in besonders starkem Maße an ihrer axiakn

as Anlagefläche, aber auch am äußeren und inneren Umfang, da die Dichtung durch den »Regenwurmeffekt« in Umfangsrichtung wandert. Bei großen Drehzahlen und hohem Druck des abzudichtenden Mediums und entsprechend hohen Öltemperaturen erfolgt ein rascher Verschleiß der Dichtung, und zwar am stärksten vom Dichtungsrücken her. bis die Dichtung an der Engstelle in Querschnittsmitte (z. B. ^Kci Nutringmanschetten) bricht.

Der beschriebene umlaufende, radiale Zwang unter scheidet sich damit grundlegend von der üblichen Beanspruchung von Wellendichtungcn. die im wesentlichen aus rotierender und axialer Gleitbewegung besteht, auf die die Dichtungen durch entsprechende Formgebung ausgelegt sind. Den genannten Unterschied erkennt man insbesondere auch darm, daß hauptsächlich der Teil der Dichtung verschleißt, der nicht direkt an der Abdichtung beteiligt ist. nämlich der im Vergleich zu den Dichtlippen relativ unelastische Dichtungskörper. Die beschriebenen Verhältnisse gelten für alle bekannten, hier geeigneten Dichtungen, d. h. solche, die keine zu hohe Eigenspannung aufweisen, damit eine leichte Verstellbarkeit des Getriebes zur Übersetzungsänderung gewährleistet ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Zylinder-Kolben-Aggregat der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß der genannte »Regenwurmeffekt« praktisch nicht mehr auftreten kann oder doch so weit reduziert ist. daß zwischen Kolben und Zylindermantel die üblichen Dichtmittel eingesetzt werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zylindermantel allseits dicht und elastisch beweglich gelagert ist, und zwar einerseits am Kolben über dessen Dichtung, andererseits am Zylinderboden über dessen Dichtung.

Diese erfindungsgemäße Maßnahme hat die Wirkung, daß die erwähnte umlaufende, radiale Walkbewegung zwischen Zylindermantel und Kolben verschwindet, weil der Zylinder sich auf die Sehne der gebogenen Wellenachse einstellen kann, d. h., es .erfolgt eine Selbstzentrierung des Zylinders am Kolben. Statt des radialen Zwanges entsteht jetzt eine Kippbewegung mit Axialkomponenten, die die Dichtungen ohne weite-

res ah die bei ihnen üblicherweise auftretende Beanspruchung aufnehmen können.

Ak zweckmäßig hat es sich environ, daß der Zylindermantel einen Flansch des Zylinderbodens hintergreift und daß dessen Dichtung in diesem Flansch angeordnet ist 1st zwischen Kolben und Zylinderhoden eine sich gegen den Kolben zumindest mittelbar abstützende DrUiWeder angeordnet, so kann diese formschlüssige Verbindung baulich sehr einfach auch dadurch hergestellt werden, daß zwischen Zylinderboden und dem diesem zugewandten Federende ein sich im wesentlichen radial nach außen erstreckender Stüizring eingeklemmt ist und daß der Zylindermantel diesen mit einem in ihn eingesetzten Sprengring hintergreift, wöbe» dann deir Zylinderboden den sich gegen den Zy- hadermantel abstützenden Dichiring trägt In beiden Fällen ist so die Axiallage des Zylindermantels sichergestellt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung können außerdem Zylindermantel und Zylinderboden bezüglich ge- ao genscitiger Verdrehung gesichert sein und es kann schließlich der Zylindermantel im Bereich des Zylinderbodens mit einem sich im wesentlichen radial nach innen oder außen erstreckenden Bund in einem Zentrierring aus elastischem Material gehalten sein. »5

Der Zentrierring bietet die Möglichkeil, über die Wahl seines Materials zu bestimmen, in welchem Grad der Zylindermantel am Zylinderboden elastisch angelenkt ist. so daß dem Zylindermantel gerade noch genügend Beweglichkeit, andererseits aber optimale Abstüt zung im Bereich des Zylinderbodens gegeben werden kann.

Die F.rfindung ist nachstehend an Hand von auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. I eine vereinfachte Ansicht eines stufenlos verstellbaren Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes,

F i g. 2 eine Seite des Getriebes gemäß F i g. 1. teil weise im Axialschnitt.

F i g. 3 bis 5 Ausführungsformen der elastischen Verbindung zwischen Zylinderboden und Zylindermantel im Bereich Λ in F i g. 2,

F i g. b eine vereinfachte Darstellung einer Getriebescitc eines bekdnnten Getriebes im axialen Schnitt bei übertrieben veranschaulichter Wellendurchbiegung und

F i g. 7 die Darstellung gemäß F i g. 6. jedoch bei erfindungsgemäßer Get ricbeausbildung.

Das in F i g. I dargestellte, stufenlos versiellbare Kegelscheiben-Umsehlingungsgetriebe ist in einem sehemansch angedeuteten Gehäuse 1 enthalten und umfaßt im wesentlichen über Lager 2 im Gehäuse 1 drehbare Wellen 3 und 4. auf denen Kegelscheiben 5 bis 8 angeordnet sind, /wischen denen ein Zugmittel 9 umläuft.

|e eine der Kegelscheiben (6 bzw. 7) ist zur Änderung der Getriebeübersetzung gegenüber der zugeordneten Welle 3 bzw. 4 zumindest axial verschiebbar, wozu sie mit einem Zylinder-Kolben-Aggregat 10 in Verbindung steht, in welchem ein hinsichtlich seines Druckes durch eine nicht dargestellte Steuereinrichlung veränderbares Druckmittel wirksam ist.

F i g. 2 zeigt eine der Getriebeseiten aus F i g. I im icilweisen axialen Schnitt. Danach ist die axial feststehende Kegelscheibe 5, 8 über ein Schräglager 11 indirekt gegen das Getriebegehäuse 1 abgestützt, während die in Axialrichtung verstellbare Kegelscheibe 6, 7 sich über eine Kurvenmuffenhälfte 12, Wälzkörper 13 und eine wellenfeste, gleichzeitig einen Kolben bildende Kurvenmuffenhälfte 14 gegen die Welle 3. 4 abstutzt Beide Kegelscheiben 5,8 bzw. 6,7 sind gegenüber der Welle 3, 4 drehbar gelagert, jedoch gegenseitig durch eine Hülse 15 mit Kerbzahnung gegen Relativdrehung gesichert Zur Verminderung der Reibung sind zwischen den Kegelscheiben 5.8 bzw. 6.7 bzw. den sich an diese anschließenden Scheibenhälsen und der Welle 3. 4 Wälzlager 16 angeordnet

Zwischen der mechanischen Anpreßeinrichtung 12 bis 14 und dem aus Zylinderboden 17 und Zylindermantel 18 bestehenden Zylinder des Zylinder-Kolben-Aggregates 10 ist eine Druckfeder 19 angeordnet die die Aufgabe hat das Zugmittel 9 auch bei Stillstand oder Leerlauf des Getriebes unter einer bestimmten Vorspannung zu halten.

In das Zylinder-Kolben-Aggregat 10 gelangt über eine Axialbohrung 20 der Welle 3, 4 Druckmittel zur Unterstützung der durch die Kurvenmuffe 12 bis 14 erzeugten Anpreßkräfte auf das Zugmittel 9 bzw. zur Verstellung der Getriebeübersetzung. Damit das Druckmittel nicht entweichen kann, ist zwischen Kolben 14 und Zylindermantel 18 eine übliche Lippendich tung 21 angeordnet.

Bedingt durch die erheblichen Anpreßkräfte zwischen Zugmittel 9 und Kegelscheiben 5. 8 bzw. 6. 7 sowie durch die im Zugmittel zur Kraftübertragung herrschende Spannung biegen sich die Kegelscheibe 6, 7 und die Welle 3. 4 in einer mit diesen Teilen umlaufenden Weise durch, was an der Dichtstelle zwischen Kolben 14 und Zylindermantel 18 zu Walkbewegungen führt, die die Dichtung 21 derart beanspruchen, daß sie verschleißt und außerdem in den Spalt 22 zwischen Kolben 14 und Zylindermantel 18 gedrängt wird.

Um dies zu unterbinden, ist der Zylindermantel 18 mit dem Zylinderboden 17 elastisch einstellbar verbunden, so daß die geschilderte Walkbewegung der Dichtung 21 unterbleibt. Gemäß F i g. 2 ist die elastische Verbindung dadurch hergestellt, daß der Zylindermantel 18 einen Flansch 23 hintergreift, wobei der Flansch 23 einen Dichtring 24 aufweist, der sich gegen den Zylindermantel 18 abstützt.

F i g. 3 zeigt die beschriebene elastische Verbindung zwischen Zylinderboden 17 und Zylindermantel 18 in vergrößerter Darstellung gemäß dem Ausschnitt A in F 1 g. 2.

In den F i g. 4 und 5 sind weitere Ausführungsformen dieser elastischen Verbindung "benfalls in vergrößerter Darstellung entsprechend dem Ausschnitt A in F i g. 2 gezeigt.

Nach F i g. 4 ist ein Verzahnungselement 25 vorgesehen, welches einerseits in den Zylindermantel 18 und andererseits in die axial verschiebbare Kegelscheibe 6 7 eingreift und dafür sorgt, daß sich di? beiden genannten Teile nicht relativ zueinander verdrehen können. Ir diesem Falle wird der Zylindermantel 18 durch min destens zwei gleichmäßig über den Umfang des Flan sches 23 verteilte und an diesem befestigte, mit einerr radial nach außen vorspringenden Schenkel 26 verse hene, winklige Federstücke 27 in Axialrichtung gehal ten. welche mit dem Schenkel 26 in eine Nut 28 de Zylindermantels 18 eingreifen. Auf dem Zylindermante 18 ist außerdem ein Ring 29 angeordnet, der Bohrun gen 30 zum Anbringen von Schrauben aufweist, die de Auswuchtung des Zylindermantels 18 dienen.

F i g. 5 zeigt einen Stützring 31, der zwischen de Druckfeder 19 und dem Kolbenboden 17 eingeklemm ist, sich im wesentlichen radial nach außen erstreck und vom Zylindermantel 18 über einen in diesen einge

setzten Sprengring 32 hintergriffen wird. Außerdem ist der Zylindermantel 18 im Bereich des Zylinderbodens 17 mit einem sich im wesentlichen radial nach außen erstreckenden Bund 33 in einen Zentrierring 34 aus elastischem Material eingebettet, wobei die Elastizität des Materials des Zentrierringes so bemessen ist, daß der Zylindermantel 18 einerseits die gewünschte Beweglichkeit hat, andererseits gegen sich eventuell aufschaukelnde Schwingungen gesichert ist.

An Hand der F i g. 6 und 7, die die vereinfachte Darstellung einer Getriebeseite im axialen Schnitt bei übertrieben veranschaulichter Wellendurchbiegung wiedergeben, sei schließlich noch einmal die Wirkung der elastischen Verbindung zwischen Zylinderboden und Zylindermantel erläutert.

Gemäß Fig.6 ist der Zylindermantel 35 starr mit der axial beweglichen Kegelscheibe 6 bzw. 7 verbunden, was bei der hier übertrieben dargestellten Durchbiegung der Welle 3 bzw. 4 unter der Einwirkung des Zugmittels 9 zu einem Verkanten zwischen Kolben 3f und Zylindermantel 35 führt. Dadurch wird die Dich· tung 21 umlaufend derart belastet, daß sie radial zusammengedrückt und wieder entspannt wird; das führt zi besonders starker Reibung der Dichtung an ihrer axia len Anlagefläche am Kolben und damit zum Verschleiß derselben.

ίο Gemäß F i g. 7 ist eine derartige Beanspruchung dei Dichtung 21 durch eine elastische Verbindung zwischet Zylindermantel 18 und Zylinderboden 17 über einet Dichtring 24 vermieden, denn nun kann sich der Zy lindermantel 18 entsprechend der Durchbiegung de Welle 3 bzw. 4 ständig gegenüber dem Kolben 14 zen trieren, so daß die Dichtung 2t über ihren gesamtei Umfang praktisch gleichmäßig beansprucht ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einer WeJIe eines stufenlos einstellbaren ICegelscbeJben-Unischlingungsgetriebes umlaufendes Zylinder-KoJben-Aggregai für ein unter wechselndem Drude stehendes Medium zur wenigstens teilweise» Erzeugung der Anpreßkraft zwischen Kegelscheiben und Zugmittel wobei der Zylinder zweiteilig ist und aus einem Zylinderboden und einem damit verbundenen Zylindermantel besteht, wobei ferner der Kolben oder der Zylinderboden fest mit der Welle verbunden ist, während das jeweils andere Teil relativ dazu in Umfangs- und/oder Axialdichtung bewegbar ist. und wobei zwischen Kolben und Zylindermantel eine Dichtung angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (18) allseits dicht und elastisch beweglich gelagert ist, und zwar einerseits am Kolben (14) über dessen Dichtung (21). andererseits am Zylinderboden (17) über dessen Dichtung (24).

2. Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (18) einen Flansch

(23) des Zylinderbodens (17) hintergreif ι und daß dessen Dichtung in diesem Flansch angeordnet ist.

3. Aggregat nach Anspruch I, wobei /wischen Kolben und Zylinderboden eine sich gegen den Kolben zumindest mittelbar abstützende Druckfeder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zylinderboden (17) und dem diesem zugewandten Federende ein sich im wesentlichen radial nach außen erstreckender Stützring (31) eingeklemmt ist und daß der Zylindermantel (18) diesen mil einem in ihn eingesetzten Sprengring (32) hintergreift, wobei der Zylinderboden (17) den sich gegen den Zylindermantel abstützenden Dichtring

(24) trägt.

4. Aggregat nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (18) und Zylinderboden (17) bezüglich gegenseitiger Verdrehung gesichert sind.

5. Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylindermantel (18) im Bereich des Zylinderbodens (17) mit einem sich im wesentlichen radial nach innen oder außen erstreckenden Bund [H) in einem Zentrierring (34) aus elastischem Material gehalten ist.